第四章X射线和单晶衍射-PPT课件

n=3(M)
n=2(L)
Kα1 Kα2 Kβ1
n=1(K)
Cu 靶X-ray
波长
相应跃迁
λ = (Cu Kα1)=154.056pm 2P3/2
2S1/2 (8.05Kev)
λ = (Cu Kα2)=154.439pm 2P1/2
2S1/2 (8.03Kev)
λ = (Cu Kβ)=139.222pm
§2-1 引言 1、 X-射线的发现
1895年，德国物理学家伦琴 （Röntgen 1845-1923）在研究阴 极射线时，发现了一种新的射线 ——X-ray, 初时因为对它的本质 还不认识,故名X射线.
X射线及其衍射
X射线及其衍射
X射线及其衍射
2. X-ray 的应用 晶体的周期性结构使晶体能对
(c) 通过“对阴极”的金属靶对高速电子实行拦截。
X射线及其衍射
X光机的简单电路图
X射线及其衍射
封闭式X光管的结构图
X射线及其衍射
X-ray 管阴极放出的热电子在高压电场（不同金属 的阳极靶都有其临界电压，超过此电压可产生特征 X-ray，如Cu靶的临界电压为8.981kV，但随着管电 压的加高，特征X-ray 的强度大幅度增强，所以， Cu 的工作电压为 30~40kV）作用下撞到X-ray源的 阳极靶上，大部分动能转化为热（需冷却水），小 部分却会产生连续X-ray。
光程差：Δ=PA-OB= a(cosα-cosα0 )=hλ h=0, ±1, ±2, ….
X射线及其衍射
直线点阵的衍射方向 X射线及其衍射
直线点阵上衍射圆锥的形成
当α0 = 90° 时，Δ=acosα =hλ, h = ± n 的两套圆锥面对称，可得一组双曲线

dl 1 2 sin q
sinq的最大值为1，可知最小测定d尺寸为l/2， 理论上最大可测尺寸为无穷大，实际上为几个
1 2 sin q dl
q
O 2q
入射线和衍射线之间的夹角为2q ，为实际工作中所 测的角度，习惯上称2q角为衍射角，称q为Bragg角。
关于Bragg方程的讨论
(1) X射线衍射与可见光反射的差异
S0/l
S/l
导出Bragg方程
S/l
q
s
q
S0 /l
| s | 2sin q 1 ld
即l = 2dsinq
导出Laue方程
s
S
S0
l
hb1
kb2
lb3
a1
•
S
S0
l
a1
•
(hb1
kb2
lb3
)
h
a1 • (S S0 ) hl
同理
a2 • (S S0 ) kl a3 • (S S0 ) ll
有些情况下晶体虽然满足布拉格方程，但不一定 出现衍射线，即所谓系统消光
3.1.2 Polyanyi方程
S
S0
a
S0
S
X
光程差
a sin nl
a
X
tg X
D
a l sin
3.1.3 Laue方程
一维点阵的单位矢量为a（即周期为|a|），入射X 光单位矢量为S0，散射单位矢量为S
S
a
C D
(a)可见光在任意入射角方向 均能产生反射，而X射线则 只能在有限的布拉格角方向 1 才产生反射。
(b)虽然Bragg借用了反射几 2 何，但衍射并非反射，而是 一定厚度内许多间距相同晶 面共同作用的结果。

总结
X射线衍射实验的优缺点
概述X射线衍射实验的优点和局 限，以及可能的改进措施。
X射线衍射分析的发展趋势
讨论X射线衍射分析的未来趋势， 来自新技术和应用领域。对学习与研究的启示
总结X射线衍射分析对学习与研 究的重要性和价值，以及可能的 研究方向。
掌握X射线衍射实验的基本实现步骤，从样品 制备到衍射图谱的获取。
X射线衍射实验
X射线源
不同类型的X射线源及其在实验 中的应用。
单晶衍射实验
解释单晶衍射实验原理和步骤， 以及单晶衍射实验在材料研究 中的应用。
多晶衍射实验
介绍多晶衍射实验的原理和操 作，以及多晶材料的结构分析。
X射线衍射数据处理
衍射图解析
《X射线衍射分析》PPT 课件
X射线衍射分析课件是关于X射线衍射的详细介绍。包括X射线衍射概念、实验 原理和操作演示，以及数据处理和应用举例。让我们一起探索X射线衍射的奥 秘！
X射线衍射概念
1 X射线衍射实验原理
2 X射线衍射实现步骤
了解X射线衍射实验的基本原理，如光的波动 性和晶体结构的相互作用。
如何解析X射线衍射图，以确定晶体结构和晶格常数。
峰面指数的确定
讲解确定峰面指数的方法，以及它在晶体学中的重要性。
晶格常数的计算
介绍计算晶格常数的公式和步骤，为材料研究提供准确的结构信息。
实验操作演示
1
单晶衍射实验
展示单晶衍射实验的操作步骤，包括样
多晶衍射实验
2
品装载、X射线照射和衍射图的获取。
演示多晶衍射实验的操作流程，详细说
明多晶样品的制备和衍射数据的处理。
3
粉末衍射实验
进行粉末衍射实验的操作演示，包括样 品制备、测量和数据分析。

其次，是各种加工条件的影响 （主要包括生产过程中各个环节、 组织、加工条件之间的关系。
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7
金相、 X射线衍射、磁 性测量、力学性能测试、 莫谱、电子显微镜、热 分析（DTA）等等。
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8
材料的组织结构与性能
组织结构与性能的关系：材料的性能 （包括力学性能与物理性能）是由其内 部的微观组织结构所决定的。
④是近代先进的实验技术。
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31
§1.2 X射线的产生和设备
一、X射线的产生条件 二、X射线管 三、X射线仪 四、X射线探测与防护
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下一节
32
一、X射线的产生条件
实验证明，高速运动着的电子突然被阻止时，
伴随着电子动能的消失或转化，会产生X射线。
因此，要获得X射线，必须满足以下条件 （见P2）
金相、电镜、磁性测量、力学性能测试、 莫谱、X光、热分析（DTA）等等。
“金属X射线学”——
即利用X-ray在晶体中的衍射效 应研究金属的合金结构的科学。
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X射线实验技术的发展概况
1895年，德国物理学家伦琴（W.K.Rontgen)， 作阴极射线实验时，发现了一种不可见的射线， 由于当时不知它的性能和本质，故称X射线， 也称伦琴射线。
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14
X射线衍射理论已基本完善，是一门相当成熟 的学科，而X射线衍射技术仍在不断发展，近 年来，发展尤为显著，其主要方面和原因有：
① 新光源的发明：转靶、同步辐射、X射线激光、 X 射线脉冲源，高效率、强光源，使测量精度 提高4 个数量级。
② 新的探测器：由气体探测器到固体探测器，高 分辨率、高灵敏度，使测量提高2个数量级。